2015 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマと生体ユニットとの原子・分子動的相互作用の解明
| Project Area | Plasma medical innovation |
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| Project/Area Number |
24108005
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
水野 彰 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20144199)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ医療応用 / 大気圧低温プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、プラズマ医療科学の創成に向けてプラズマと生体との相互作用を解明すべく、生体の階層性に着目して、分子・細胞・組織・個体といった各生物学的階層についてプラズマ照射の影響を定量的に把握する方法論の確立と系統的解析を目的としている。分子レベルの解析では、前年度に引き続きプラズマ照射によって水溶液中に生成する化学種の計測を行った。短寿命活性種は電子スピン共鳴、過酸化水素・硝酸イオン・亜硝酸イオンといった長寿命生成物は市販の試薬を用いて計測し、今年度はさまざまなプラズマ照射パラメータ (印加電圧・対象物までの距離・キャリアガスの種類・印加パルス極性など)を変化させたときの影響を系統的に解析した。その結果、短寿命活性種の生成にはプラズマと液面の接触が極めて重要であることが示され、活性窒素種生成には周辺空気の巻き込みが大きく影響することが明らかになった。また、DNA損傷を迅速に計測する新たな実験系の構築を行い、蛍光プローブによるROS検出の迅速・簡便さとDNA損傷特異性を兼ね備えた方法を考案した。プラズマジェットを所定の印加電圧・照射時間でDNA溶液に照射し、照射後の溶液の蛍光強度を測定したところ、蛍光強度は照射時間依存的に有意に増大し、その時間変化率は放電電力に比例した。また、抗酸化剤を添加すると蛍光増大は有意に減少した。溶液中RONSがDNA損傷に寄与することを示した。さらに、タンパク質を内包させた人工細胞モデルの構築を行い、膜損傷による細胞モデルの破壊と内包させたタンパク質の失活を観察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では生体分子レベルから個体レベルまで網羅する幅広い実施内容となっているが、液中に生成する活性種から核酸・タンパク質・脂質までのレベルでは概ね実験系の確立がなされたと考えられる。特に今年度開発したDNA切断の迅速計測は、従来法と比較して圧倒的に短時間で計測可能であるため、幅広く活用されることが期待される。細胞レベルでは酵母のレポーターシステムが構築されつつあり、さらがん細胞を用いた実験では、さまざまなプラズマ照射パラメータで生成した培養液に対する細胞応答を網羅的に解析する実験系が構築されており、さらなる進展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
プラズマ照射の対象となる様々なな生体試料を用いた実験系は確立されつつあり、プラズマ照射パラメータを変化させたときの影響を網羅的に調べることが可能になってきた。今後はこのような観点から研究を進め、プラズマ照射に対する生体応答の骨格の理解に寄与することを目指す。現在のところ、個体レベルの解析が十分ではないが、線虫を用いた実験系の構築に着手しており、個体レベルと細胞・組織レベルの知見の接続に向け研究を進展させる予定である。
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Research Products
(17 results)
